在蜥蜴转录组中检测到羊膜器官再生的关键基因，为人类肢体再生带来了新的希望
在适应水的脊椎动物(羊膜动物:鱼类和两栖动物)中，器官再生是相关的或突出的，包括鳍或四肢，而在全陆生脊椎动物(羊膜动物:爬行动物、鸟类和哺乳动物)中，器官再生是缺失的或罕见的。除了许多解剖和生理适应陆地上的生活，免疫系统的改善保留了自我的生物学特性，对微生物感染和细胞突变(包括导致癌症的细胞突变)至关重要。区分自我和非自我分子的能力，即免疫耐受性，是在发育后期和生命初期获得的。
图1所示。
然而，成人的最终免疫能力细胞(淋巴细胞)可能已经失去了识别在早期发育阶段存在的自身抗原的能力。因此，成年羊膜免疫系统的一个负面副作用可能是消除来自器官损伤或丧失的胚胎细胞，这些细胞是器官再生所需要的，但不再是自我。免疫系统不成熟的青蛙蝌蚪具有广泛的再生能力，但在它们的免疫能力增强的变态过程中，当它们变成陆地时，它就会失去再生能力。爬行动物、鸟类和哺乳动物已经进化出了一种疤痕形成的过程，这种过程可以迅速封闭阻碍器官再生的伤口，包括肢体和尾巴。
蜥蜴是唯一在25-27°C以上具有有效免疫系统的羊膜动物，其中一个大器官，尾巴，可以再生(图1A)。新尾巴包含大量组织，包括大量肌肉、软骨、神经、简化的脊髓和脂肪沉积(图1B)。然而，截肢后肢体和手指不能再生或形成瘢痕性外生物(图1A, C)。再生的尾胚中存在成纤维细胞生长因子(FGFs)(图1D)，使用成纤维细胞生长因子可以挽救软骨胫骨、腓骨和股骨，并刺激截肢肢体中的细胞增殖(图1 E-G)。目前还没有手指被诱导，但最近获得的蜥蜴尾巴和肢体再生过程中激活的再生基因的分子数据为人类再生医学带来了一些希望。事实上，最近已经对同一只蜥蜴的两个不同区域的成功(尾巴)和不成功(肢体)再生进行了分析，以检测解释这些差异的关键基因。
图2所示。
与尾巴相反，截肢引起强烈的炎症，受损组织被免疫细胞入侵，阻碍了顶端表皮聚乙二醇(AEP)的形成，顶端表皮微区可能维持尾巴的再生(图1b, D)。转录组分析是一种检测器官中所有表达rna的技术，已经在早期再生尾巴(胚基)中鉴定出76种独特的过表达基因，而这些基因在疤痕肢体中却不存在。再生尾表达的关键再生基因主要属于wnt信号通路和小核rna (small-nuclear RNAs, snoRNAs)。然而，它们在再生中的具体作用仍有待发现。wnt基因在许多肿瘤中高表达，而snoRNAs则干预参与细胞增殖的核糖体rna的合成。其他基因是增殖的负调控因子(肿瘤抑制因子)，可能在细胞在新组织中分化的尾部非顶端区域被激活(图2b, C)。在肢体中，39个基因编码炎症蛋白和Wnt拮抗剂，与器官生长形成对比(图2d)。虽然尾巴沉默了大多数免疫基因和细胞功能基因(78个基因)，但肢体表达了免疫基因，但下调了肌肉再生和细胞功能的基因(42个基因)。蜥蜴的再生为再生医学提供了关于促进人体器官再生的关键基因的信息，表明细胞增殖及其控制基因在免疫抑制的胚胎样条件下起作用。
洛伦佐Alibardi
意大利博洛尼亚大学比较历史实验室
出版物
对蜥蜴再生尾巴和疤痕肢体的转录组分析揭示了羊膜器官再生成功和不成功的途径。
Vitulo N, Dalla Valle L, Skobo T, Valle G, Alibardi L
Dev Dyn. 2017 2月
蜥蜴再生尾巴中的免疫基因和疤痕肢体中的肌肉基因下调表明，尾巴再生发生在免疫特权器官中。
Vitulo N, Dalla Valle L, Skobo T, Valle G, Alibardi L
2017年3月29日
综述:蜥蜴尾巴再生和肢体瘢痕形成的生物学和分子差异:羊膜动物肢体再生的一个鼓舞人心的模型。
Alibardi L
J Exp Zool B Mol Dev evolution . 2017年6月14日
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